Trong chđểng II ta ệở biạt, nạu nĐm xiến mét vẺt thì do lực hấp dẫn của Trái Đất (trọng lực), khi lên
đến một độ cao nhất định, vật sẽ rơi trở lại mặt đất.
Vận tốc ném càng lớn thì tầm bay càng lớn và vật sẽ rơi tới mặt đất cách chỗ ném càng xa.
Nếu tiếp tục tăng vận tốc ném tới một giá trị đủ lớn, vật sẽ không rơi trở lại mặt đất mà sẽ quay quanh Trái Đất (Hình 40.3). Khi đó, lực hấp dẫn của Trịi ậÊt hót vẺt chÝnh lộ lùc hđắng tẹm cẵn thiạt ệÓ giữ vật quay quanh Trái Đất. Ta nói vật trở thành một vệ tinh nhân tạocủa Trái Đất. Sau đây ta tính giá trị vận tốc cần thiết để đða một vệ tinh lên quỹ
đạo quanh Trái Đất mà không rơi trở về Trái Đất −
ệđĩc gải lộ tèc ệé vò trô cÊp I.
Giả sử vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo tròn rÊt gẵn Trịi ậÊt. Khèi lđĩng cựa vỷ tinh lộ m, cựa Trịi ậÊt lộ M. Lùc hÊp dÉn ệãng vai trư lùc hđắng tâm và theo định luật II Niu-tơn, ta có :
RTđlà bán kính Trái Đất.
Thay các giá trị bằng số M = 5,89.1024 kg, RTệ= 6 370 km ta từm ệđĩc
Ta thđêng kÝ hiỷu
vI= 7,9 km/s gọi là tốc độ vũ trụ cấp I.
Nếu vận tốc lớn hơn 7,9 km/s thì vệ tinh sẽ chuyển
động theo một quỹ đạo elip và khi đạt tới giá trị vII = 11,2 km/s (gọi là tốc độ vũ trụ cấp II) thì vệ tinh sẽ đi xa khỏi Trái Đất theo một quỹ đạo parabol và trở thành hành tinh nhân tạo của Mặt Trời. Cuối cùng, nếu tiếp tục tăng vận tốc phóng vệ tinh tới giá
trị vIII= 16,7 km/s (tốc độ vũ trụ cấp III) thì vệ tinh có thể thoát ra khỏi hệ Mặt Trời (Hình 40.4) theo một quỹ đạo hypebol.
11 24
3 3
6,67.10 .5,89.10
7,9.10 m/s 6,370.10
= − =
v
T§
= GM v R
2
2 T§
T§
Mm = m
GR R
v
Viỷc phịt hiỷn Hời Vđểng tinh −mét hộnh tinh cựa hỷ Mẳt Trêi −lộ mét minh chụng rùc rỡ của việc ứng dụng các định luật vạn vật hấp dẫn và định luật Kê-ple trong nghiên cứu chuyển động của các hành tinh.
Cho tắi thạ kử XVIII, con ngđêi ệở biạt hỷ Mẳt Trêi găm 7 hộnh tinh, trong ệã hộnh tinh thụ bờy ệẳt tến lộ Thiến Vđểng tinh ệđĩc từm thÊy nẽm 1781. Tuy nhiến, sau ệã cịc nhộ thiến văn đã phát hiện những sai lệch khi tính toán về quỹ đạo của hành tinh này so với những số liỷu ệo ệđĩc trong quan sịt. Nhộ toịn hảc ngđêi Phịp Lể Ve-ri-ế ệở thùc hiỷn cịc phĐp tÝnh chính xác dựa trên định luật vạn vật hấp dẫn để dự đoán phải có một hành tinh khác ở rất gẵn Thiến Vđểng tinh lộ nguyến nhẹn gẹy ra sù sai lỷch nộy. Sau ệã, ềng ệở bịo cho nhộ thiến vẽn ngđêi ậục Ga-lể vỡ trÝ chÝnh xịc cựa hộnh tinh mắi nộy. ậếm 23-9-1846, Ga-lể ệở
hđắng èng kÝnh thiến vẽn vÒ vỡ trÝ ệã ệÓ từm vộ quờ nhiến phịt hiỷn ệđĩc hộnh tinh mắi lộ Hời Vđểng tinh.
Còng tđểng tù nhđ thạ, nẽm 1930, bỪng tÝnh toịn ngđêi ta ệở dù ệoịn trđắc vộ sau ệã từm ệđĩc hộnh tinh thụ chÝn cựa hỷ Mẳt Trêi vộ ệẳt tến lộ Diếm Vđểng tinh. Tuy nhiến, trong mét héi nghỡ quèc tạ vÒ Thiến vẽn hảc hảp vộo thịng 8-2006, ngđêi ta ệở thèng nhÊt vộ quyạt ệỡnh rót Diếm Vđểng tinh khái danh sịch cịc hộnh tinh trong hỷ Mẳt Trêi vộ xạp nã vào loại tiểu hành tinh với hai lí do chính :
1. Khèi lđĩng cựa Diếm Vđểng tinh quị nhá ệÓ cã thÓ tỰo ra mét lùc hÊp dÉn ệịng kÓ.
2. Quủ ệỰo cựa Diếm Vđểng tinh rÊt khịc so vắi quủ ệỰo cựa cịc hộnh tinh khịc trong hỷ Mẳt Trêi.
Nó có dạng một elip rất dẹt và có góc nghiêng khá lớn so với mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất và của các hành tinh khác (những quỹ đạo này gần nhð nằm trong cùng một mặt phẳng).
Bảng 1
Những số liệu chính về 8 hành tinh của hệ Mặt Trời Hành tinh Thuỷ tinh Kim tinh Trái Đất Hoả
tinh Méc tinh Thữ tinh Thiến Vđểng tinh
Hời Vđểng tinh Khoảng cách
trung b×nh tíi Mặt Trời (.106km)
tõ 46
đến 69,8 108,21 149,6 227,94 778,34 1427 2869,6 4496 Chu k×
quay quanh Mặt Trời
87,9 ngày 224,7 ngày
365,25 ngày (1 n¨m)
1,88
n¨m 11,86 n¨m 29,46
n¨m 84 n¨m 164,8 n¨m Khèi lđĩng
Khèi lđĩng Trái Đất
0,06 0,82 1 0,11 318 94 15 17
ậđêng
kÝnh (km) 4880 12100 12750 6790 142 980 120 540 51 120 50 540 Khèi lđĩng riếng
(.103kg/m3) 5,4 5,3 5,5 3,9 1,3 0,7 1,2 1,7
Em cã biÕt ?
KÝch thđắc tđểng ệèi cựa 8 hộnh tinh so vắi Mẳt Trêi
1.Phát biểu ba định luật Kê-ple.
2.Tõ ệỡnh luẺt IIIKế-ple, cã thÓ suy ra cịch tÝnh khèi lđĩng cựa Mẳt Trêi hoẳc khèi lđĩng cựa mét hành tinh có vệ tinh nhð thế nào ?
3.Thế nào là tốc độ vũ trụ cấp I, II, III?
1. Trong hệ quy chiếu nhật tâm, tâm của Trái Đất khi quay quanh Mặt Trời vẽ một quỹ đạo gần tròn có bán kính trung bình bằng 150 triệu km.
a) Tìm chu kì của chuyển động của Trái Đất.
b) Trong mét chu kừ, tẹm Trịi ậÊt ệi ệđĩc quởng ệđêng bỪng bao nhiếu ? c) Tìm vận tốc trung bình của tâm Trái Đất.
2. Tõ ệỡnh luẺt IIIKế-ple, hởy suy ra hỷ quờ : Bừnh phđểng cựa vẺn tèc cựa mét hộnh tinh tỰi mẫi vỡ trí trên quỹ đạo thì tỉ lệ nghịch với khoảng cách từ hành tinh đó đến Mặt Trời.
Kết quả này phù hợp với nội dung định luật IIKê-ple. Nó có mâu thuẫn với công thức v= ωrcủa chuyển động tròn hay không ?
3. Từm khèi lđĩng cựa Trịi ậÊt, biạt khoờng cịch Trịi ậÊt −Mẳt Trẽng r= 384 000 km vộ chu kừ quay của Mặt Trăng quanh Trái Đất T= 27,5 ngày.
= 2
1 2
2 12
R v
R v
bài tập c©u hái
Bài Đọc thêm
Nẽng lđĩng vộ nhu cẵu vÒ nẽng lđĩng cho sù phịt triÓn cựa Viỷt Nam
Nẽng lđĩng ệđĩc bờo toộn, nhđng cã thÓ chuyÓn ệữi tõ dỰng nộy sang dỰng khịc. Trong thùc tiÔn ệêi sèng vộ khoa hảc kỵ thuẺt, nẽng lđĩng ệđĩc khai thịc tõ nhiÒu nguăn thuéc dỰng khịc nhau nhđ cể nẽng, nhiỷt nẽng, hoị nẽng... vộ ệđĩc chuyÓn hoị, thđêng dđắi dỰng
ệiỷn nẽng, ệÓ ệđa vộo sỏ dông sao cho cã hiỷu quờ nhÊt. Nẽng lđĩng trẻ thộnh vÊn ệÒ sèng còn đối với mọi quốc gia.
Cịc bờng phô lôc sau ệẹy lÊy tõ cuèn sịch Bờo ệờm nẽng lđĩng cho sù phịt triÓn cựa Việt Nam, cung cấp những số liệu thống kê giúp ta thấy rõ vai trò quan trọng của vấn đề nẽng lđĩng ệèi vắi nÒn kinh tạ quèc dẹn.
Bảng 1
Tiếu thô nẽng lđĩng trến ệẵu ngđêi ẻ chẹu ịvộ Mỵ, 1996
Nguồn : UNDP, Báo cáo phát triển nhân lực 1997. Ước tính của chuyên gia Ngân hàng ThÕ giíi.
Bảng 2 Hệ thống điện Việt Nam 1998 (MW)
Vùng và loại nhà máy Tên nhà máy Công suất lắp đặt Công suất huy động Miền Bắc
Thuỷ điện
Nhiệt điện
Tuabin khÝ
Điêzen
Thác Bà Hoà Bình Thuỷ điện nhỏ Ninh B×nh Uông Bí Phả Lại Thái Bình
2 732 108 1 920 17 100 105 440 34 8
2 653 108 1 920 17 100 100 400 0 8 Nđắc Nẽng lđĩng ệiỷn (kW.h) Nẽng lđĩng khịc (tđểng ệđểng kg dẵu) Ên §é
B¨ng-la-®Ðt Hàn Quốc In-đô-nê-xi-a Ma-lai-xi-a Nê-pan Pa-ki-xtan Phi-lÝp-pin Sri Lan-ca Thái Lan Trung Quèc Việt Nam Mĩ
420 85 4 174 315 2 032 44 418 399 242 1 294 780 161 12 711
248 64 2 982 366 1 699 28 254 316 97 769 664 144 7 819
Bảng 2 (tiếp theo) (MW)
Nguăn : Theo đắc tÝnh cựa chuyến gia Ngẹn hộng Thạ giắi.
Bảng 3
Nhu cẵu vÒ nẽng lđĩng ẻ Viỷt Nam, 1995 - 2010
Nguăn : Theo đắc tÝnh cựa chuyến gia Ngẹn hộng thạ giắi.
Nẽng lđĩng 1995 2000 2005 2010
Điện (GW.h)
Xăng dầu (nghìn thùng) Khí thiên nhiên (triệu m3) Than (ngh×n tÊn)
14 636 38 144 199 5 069
25 706 53 994 2 111 7 166
44 491 79 431 4 663 9 142
71 406 117 841 7 717 11 115 Tổng cộng (nghìn tấn quy dầu) 10 663 16 975 24 267 36 973
Vùng và loại nhà máy Tên nhà máy Công suất lắp đặt Công suất huy động MiÒn Trung
Thuỷ điện
Điêzen
Vĩnh Sơn Thuỷ điện nhỏ
285 66 29 190
276 66 20 190 MiÒn Nam
Thuỷ điện
Nhiệt điện Tuabin khÝ
Điêzen
§a Nhim Trị An Thác Mơ
Thuỷ điện nhỏ Thủ Đức Cần Thơ
Thủ Đức Bà Rịa (cũ) Bà Rịa (mới) Cần Thơ
Phú Mĩ 2
1 873 160 400 150 4 165 33 128 46 225 75 288 199
1 658 160 400 150 4 156 32 101 30 204 68 288 65
Tổng cộng 4 890 4 586
ãm tớt chđểng IV
T T
ậéng lđĩnglộ ệỰi lđĩng vectể bỪng tÝch cựa khèi lđĩng vộ vẺn tèc cựa vẺt :
ậéng lđĩng cựa mét hỷ kÝn ệđĩc bờo toộn.
Chuyển động bằng phản lựclà chuyển động của một vật mà một phần của nó bị phóng đi theo một hđắng khiạn cho phẵn cưn lỰi chuyÓn ệéng theo hđắng ngđĩc lỰi.
Công Acủa một lực Fkhông đổi thực hiện trên độ dêi scựa vẺt lộ ệỰi lđĩng về hđắng
A= Fscosα= αlà góc giữa các vectơ và
Công suấtđặc trðng cho tốc độ thực hiện công :
P =
Động năngWđcủa một vật chuyển động có khối lđĩng mvộ vẺn tèc v :
Công A của ngoại lực tác dụng lên vật bằng độ biến thiên động năngcủa vật đó :
Lực thếlà lực mà công thực hiện khi vật dời chỗ chỉ phụ thuộc vị trí đầu và cuối của vật mà không phụ thuộc hình dạng của quỹ đạo.
= Δ = 2 − 2
12 ® 2 1
1 1
2 2
A W mv mv
= 2
®
1
W 2mv
= JG G A Fv t
G. s G F
FsGG
G = G
p mv
Chủ đề ýchính
ậéng lđĩng
Định luật bảo toàn
ệéng lđĩng
Chuyển động bằng phản lực
Công Công suất
§éng n¨ng
Định lí động năng Lùc thÕ
Thạ nẽng trảng trđêng Thế năng đàn hồi Cơ năng
Định luật bảo toàn cơ năng Va chạm
Ba định luật Kê-ple
Thạ nẽng lộ nẽng lđĩng cựa vẺt chỡu tịc dông cựa lùc thạ cã giị trỡ phô thuéc vỡ trí hoặc hình dạng của vật.
Thạ nẽng cựa mét vẺt trong trảng trđêng, gải tớt lộ thạ nẽng trảng trđêng,ẻ ệé cao zbằng :
Wt= mgz
Thế năng đàn hồicủa một vật gắn ở đầu lò xo có độ biến dạng xbằng :
klà độ cứng của lò xo.
Công A của lực thế bằng độ giảm thế năng :
Cơ năngcủa một vật là tổng động năng và thế năngcủa vật đó. Khi vật chỉ chịu tịc dông cựa lùc thạ, cể nẽng ệđĩc bờo toộn. Khi cã thếm tịc dông cựa lùc khềng phải là lực thế, cơ năng của vật biến thiên và công của lực này bằng độ biến thiên cơ năng.
Va chỰmcựa hai vẺt : tững ệéng lđĩng cựa hỷ luền bờo toộn. Nạu lộ va chỰm ệộn hăi thừ tững ệéng nẽng còng ệđĩc bờo toộn.
Phát biểu ba định luật Kê-ple :
Định luật I.Mọi hành tinh đều chuyển động theo các quỹ đạo elip mà Mặt Trời là một tiêu điểm.
Định luật II.Đoạn thẳng nối Mặt Trời và một hành tinh bất kì quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian nhð nhau.
ậỡnh luẺt III. Tử sè giọa lẺp phđểng bịn trôc lắn vộ bừnh phđểng chu kừ quay lộ giống nhau cho mọi hành tinh quay quanh Mặt Trời.
= − = −Δ
1 2
12 t t t
A W W W
= 2
®h
1
W 2kx
CH¦¥NG V
Cơ học chất lðu
Trong chđểng nộy ta sỳ vẺn dông mét sè ệỡnh luẺt tững quịt của cơ học cho chất lỏng ở trạng thái đứng yên, sau đó cho chÊt láng chuyÓn ệéng. Cịc kạt quờ cã thÓ ịp dông ệđĩc cho cờ chuyÓn ệéng cựa chÊt khÝ trong nhọng ệiÒu kiỷn tđểng tù.
ChÊt láng vộ chÊt khÝ ệđĩc gải chung lộ chÊt lđu.
Trong phưng nghiến cụu, ngđêi ta tỰo ra nhọng luăng khÝ quanh ề tề.
Hừnh dỰng cựa cịc luăng khÝ cho ta hừnh ờnh ệđêng dưng cựa chÊt khÝ chuyÓn ệéng mộ ta sỳ nãi ệạn trong chđểng nộy.
Hình 41.1 Lực chất lỏng tác dụng lên vật hình hộp
Chất lỏng cũng tác dụng lên thành bình những lực đặt tại mọi điểm của thành bình và vuông góc với thành bình.
Hãy lấy ví dụ áp lực đặt lên một tiết diện tiếp xúc giữa hai vật.
Hình 41.2Dụng cụ đo áp suất
áp suất tại một điểm trong lòng chÊt láng ệđĩc ệo bỪng mét dông cô găm mét xilanh ệở ệđĩc rót chẹn không và một pit-tông nối với lò xo (Hình 41.2). Đặt dụng cụ ở vị trí muốn đo áp suất trong chất lỏng.
Chất lỏng nén pit-tông xuống, làm ép lò xo lại. Độ nén của lò xo tỉ lệ với áp lực mà chất lỏng tác dụng lên tiết diện Scủa pit-tông.
Bảng 1
Một vài giá trị áp suất (Pa) Tâm Mặt Trời
Tâm Trái Đất Rãnh sâu nhất
cựa ệỰi dđểng Bánh xe ô tô (áp suất dð
so với áp suất khí quyển) 2.1016 4.1011 1,1.108 2.105 C1